摘要：介绍了钢结构厂房的优缺点,结合实例探讨了钢结构厂房设计应注意的问题,及解决办法，为设计人员提供了参考,从而设计出安全经济的工业厂房。
关键词：钢结构；问题分析；办法
近年来,随着我国钢铁产量的大幅度增加,用于建筑市场的各种型钢无论从产量、品种性能上都得到很大的发展,钢结构厂房因其施工速度快、承载力高、整体刚度和抗震性能好,在工业厂房设计中逐渐代替了笨重的钢筋混凝土结构而得到了普遍应用,钢结构厂房可分为重型钢结构厂房:例如炼钢车间、轧钢车间、大型冶炼车间等,这类厂房因其车间内设有大吨位吊车,厂房受较大的动力作用,所以耗钢量大;另一类厂房为轻型钢结构厂房:这类厂房多采用门式刚架结构,屋面及墙面多采用压型钢板复合板材,由于其自重轻,用钢量低,施工速度快,在工业及民用建筑中得到了广泛的应用。尽管钢结构厂房有很多优点,但作为一种材料,它也有很多缺点,例如防火性能差、易锈蚀等,所以在做钢结构厂房设计时应根据其特点注意以下几个方面的问题。
某厂房位于威海市张村后双岛，面积为6480平方米，结构为三跨钢结构工程，跨度18米，长度为120米，高度为12.4米。基础为独立基础，上面预埋地脚螺栓，连接H型钢柱，上部为钢结构梁，配合钢檩条，屋面为彩钢板屋面配采光带，外侧钢挑檐，下为钢板天沟，围护结构为独立基础连接的基础梁，上配加砌块砌体，每窗边配砼构造柱，窗下砼带，窗上钢筋砼圈梁，装修做法中窗为80型材铝合金窗，内墙刮腻子，外墙涂料，地面做法为地基夯实后即做25cm地瓜石，上为15cm厚C30面层砼，上为金刚砂耐磨地面。厂房用途为建设单位成品改装车停放场地，为赶工期建设单位在未上屋面结构的情况下，即要求施工单位对厂房地面进行施工，以达到停放成品改装车的目的，地面施工于2012年10月11日至2012年10月25日施工完毕，施工单位按照操作规程进行施工，夯实完地面并对回填土环刀取样后进行地瓜石垒砌，完毕后经建设单位及监理单位验收后开始浇筑15cm厚预拌砼，初凝时间为内撒耐磨剂进行耐磨层施工，监理单位严格进行旁站监理，在最后对工程问题的分析过程中发现，实际成品耐磨层位于砼表层下3mm左右，个别渗入5mm，符合工程规范要求。
工程施工完毕后，建设单位即利用部分场地进行特种改装车辆停放，但在11月5日，威海地区下一场雪，降雪量为20mm，现场地雪厚15mm左右，因场地位于围墙内侧，有风聚雪现象，施工单位在未得到建设单位及监理单位通知情况下及时进行清雪工作，雪停后3小时将积雪清完，但11月22日威海地区又下一场雪，现场雪厚10-12cm，此时施工单位操作人员已离开现场，只能由管理人员人工进行清雪，雪停后6小时后将积雪清完，清完雪后发现局部地面有裂缝及少量结疤现象，经观察裂缝约有0.5mm宽，细小疤痕为点状分部，类似针砂现象。此时施工单位与建设单位沟通，建议明年气温转暖后用固化剂重新进行养护，即重新将地面清理干净后将固化剂均匀涂至地面，养护24小时后重新进行观察，个别处理不良部位进行多次涂抹应能达到良好效果。但2012年12月12日威海降了第三场雪，局部雪厚12cm，此时施工单位已撤离工地，建设单位雪后第三天才进行完清雪工作。雪后经观察，场地上多处出现2-5m左右斜向裂缝，缝隙最大处宽约2-3mm，且多处存在蜂窝麻面现象，个别地方甚至出现错台现象，高差约8-12 mm，已达不到规范要求。后经三方协商，将此地面作废，重新在屋面结构施工完毕后进行砼地面浇筑及耐磨层施工，第二年4月份砼地面重新浇筑完成，未出现质量问题。
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以上问题的出现有3点原因：
1、建设单位随意变更工程内容，未按图纸要求进行施工，工程建设须有严格的程序进行，不能随意变更，尤其是在屋面结构未上的情况下进行地面施工，造成了严重的隐患，也为以后事故的发生打下基础。
2施工单位未及时清雪且未采取有效的保护形式，在第二次降雪后已发现局部微小裂缝时应提早出具成品保护方案，如在两侧建造临时排水沟，在地面上铺设一层薄膜后再加设一层密目网或毛毯进行保温保护，经分析地面出现蜂窝麻面现象的主要原因是第二次出现微小裂缝后水份进入砼内，而第二次降雪后因晚上气温低，白天气温升高产生冻融循环，生成裂缝。局部冰层较厚的部分裂缝继续发展过程中受四周挤压产生的形变作用下剪切形成出现错台现象。
3恶劣天气原因，正常降雪量一般集中在12月下旬，建设及施工单位对恶劣天气估计不足，没有做好应有准备也是问题存在之一。
厂房投入使用一年后，建设单位通知监理及施工单位，工程局部屋面结构部分出现塌陷，檩条及系杆有折弯现象，经现场调查，发现屋面①-③轴、A-B轴处出现屋面塌陷现象，而现场由于是处于冬季，积雪较为严重，②轴处从钢屋面上侧看，层面上约有30-50cm积雪，第二天将冰雪清除后发现①-③轴处外侧挑檐已形成撕裂现象，拆开屋面板后发现屋面结构中三道檩条已形成弯折现象，中间的系杆焊口已裂开，屋面梁存有扭曲现象，但未发现焊口开裂现象，经几方商讨后决定将原有结构部分拆除，拆除过程发现屋面梁在应力消除后原有形变恢复，遂与设计单位沟通后，更换檩条及系杆，重新进行屋面板覆盖，最后将天沟及挑檐恢复，即重新将厂房投入使用。
后经监理单位分析，工程出现上述现象主要原因在于：
1工程位于厂区东南角，事故部位又位于工程的东南角，且厂区东南角与工程之间有一堵挡土墙，墙上顶最高处高于工程近2m，与工程屋面水平距离不到5m，而当地冬天主要风向为西北风向，因如上原因，易在工程东南角形成风压现象，雪天时极易在工程东南角产生积雪现象。
2工程冬天使用过程中连续发生三次较大降雪，分别为12月7日、12月12日、12月16日，厚度均在10cm以上，此间夜晚最低气温基本在-4℃以下，而白天温度在6-9℃，白天雪水局部融化后晚上结成冰，将工程雨水管冻住，雪水无法排除，积存于①-③轴、A-B轴处，而多次降雪又使上述现象进一步加强，最终在现场形成近50cm后的冰层，上部还有近40cm的厚积雪，屋面荷载超出设计值近2倍，形成局部变形，最终撕裂了系杆，压弯檩条，形成屋面梁的形变。
3工程按正常排水设计，雨水沿屋面板留下后汇集于天沟，再流至屋面板下雨水管，汇集至雨水沟内排走，未考虑东南方向风压积雪现象。
工程最终解决方案：分别在①②③轴处增设三根雨水管，尺寸同原设计图纸，避免在风压积雪形成后雪水不易流出现象，同时与厂房管理人员进行交底，形成制度，冬天降雪后2-3天内每日派人员进行巡查，一旦发生积雪及冻冰现象，立即安排人力进行清理，避免在东南方向形成多次积雪，导致冰雪荷载加重，形成局部变形，对工程产生不可逆转的形变。
结束语：
总之,在做钢结构厂房设计时,不能盲目地拿来就做,应根据其优缺点,首先选择合理的结构形式;其次应根据实际做出完整的设计,让设计安全经济。
论文作者:赵蓬光1, 辛文斌 2
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/18
标签：屋面论文; 现象论文; 工程论文; 建设单位论文; 积雪论文; 地面论文; 厂房论文; 《基层建设》2017年4期论文;